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FerrariszeitreIais Die Erfindung betrifft ein Ferrariszeitrelais,
bei dem das verzögerte Schließen der Relaiskontakte erfolgt, nachdem eine von der
mit der oberen und der unteren Wellenspitze sich in einem Spurlager drehenden Scheibenwelle
getragene Schneckenschraube mit einem in der Anfangslage einstellbaren Zahnsektor
in Eingriff kommt, und bei dem die Wicklung zwecks Einstellung für verschiedene
Stromstärken mit Anzapfungen versehen ist.
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Bei einem bekannten Relais ähnlicher Bauart setzt sich das Drehsystem
des Relais erst kurz vor der Kupplung der Welle mit der die verzögerte Kontaktschließung
bewirkenden Vorrichtung in Gang. Außerdem liegt der Schwerpunkt des Drehsystems
weit oberhalb der unteren Lagerstelle. Dadurch wird die Auslösegeschwindigkeit in
unkontrollierbarer Weise beeinflußt. Besonders stark ist dies bei Schräglagen des
Relais der Fall. Bekannt ist fernerhin ein Ferrariszeitrelais mit in einem Kipprahmen
eingebautem Drehsystem. Das Drehsystem dieses Relais setzt sich zwar schon bei einem
unterhalb des Ansprechwertes liegenden Strom, also nicht erst kurz vor Kupplung
mit der Kontaktschließvorrichtung, in Bewegung, doch ist die sichere Einhaltung
einer bestimmten Auslösegeschwindigkeit auch bei diesem Relais insbesondere bei
Schräglagen desselben nicht gewährleistet. Im übrigen hat das Drehsystem eine waagerechte
Welle und das Relais ist auch sonst von demjenigen, auf das sich die Erfindung bezieht,
abweichend aufgebaut.
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Erfindungsgemäß wird den geschilderten Mängeln der bekannten Relais
nun dadurch abgeholfen, daß bei einem ortsfesten unteren Spurlagier das obere Spurlager
in einem den bei Überstrom ansprechenden Anker tragenden bügelartigen, um eine zur
Scheibenwelle parllele Achse drehbaren Hebel angeordnet ist und daß die umlaufende
Scheibe so angeordnet
und ausgebildet ist, daß der Schwerpunkt
des drehbeweglichen Relaissystems in unmittelbarer N älie der unteren Lagerstelle
liegt.
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Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeigt
die Zeichnung. Fig. i gibt das Relais in schaubildlicher schematischer Darstellung
wieder. In dieser Figur ist i die Welle des beweglichen Systems, die einen unteren
Zapfen 2 besitzt, dessen Spitze auf dein festen Zapfenlager 3 ruht. Die Welle i
trägt eine Schnecke d., die mit einem Zahnsektor 5 in Eingriff kommen kann, der
um eine waagerechte Achse 6 schwenkbar ist und einen festen Arm 7 trägt. Das obere
Ende der Welle i wird von einer Schraube 8 gehalten, die in einem Bügel 9 eingeschraubt
ist, der seinerseits um eine senkrechte Achse io drehbar ist. Der Bügel 9 trägt
einen Anschlag i i. gegen den eine von einem ortsfesten Teil 13 getragene Feder
12 drückt. Unter gewöhnlichen Umständen hält die Feder 1-2 die Schnecke .4 in einem
gewissen Abstand von dem Zahnsektor 5. Das Ende 14 des Bügels 9 besteht aus magnetischem
Werkstoff und kann von einem Elektromagnet 15 mit den senkrechten Schenkeln 15,
16 und 28 angezogen werden.
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Der eine senkrechte Schenkel 16 des Elektromagnets trägt eine Wicklung
17. In dem Luftspalt dieses Schenkels läuft die Metallscheibe 18, die den wirksamen
Teil des beweglichen Svstems bildet.
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Die Wicklung 17 hat eine Stromzuführung i9 und mehrere Stromabführungen
2o, 21, 22, 23, 2d., 25 und 26, die es ermöglichen, die Empfindlichkeit des Relais
nach der Stromstärke zu regeln. Die Regelung erfolgt durch Änderung der Windungsanzahl
mit Hilfe eines beweglichen Kontaktes in Form eines -Nockens, der mit Hilfe des
Knopfes 27 verstellt werden kann.
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Der Schenkel 28 des Elektromagnets 15 dient dazu, die Kraftlinien
von dein unteren Teil nach dein oberen Teil des Elektro-. magnets überzuleiten.
Es stellen sich so zwischen geometrisch benachbarten Punkten beträchtlich magnetische
Potentialdifferenzen ein, wodurch starke magnetische Anzugskräfte auf den Teil 1.:1.
bzw. den beweglichen Anker 29 einwirken. Da der Elektromagnet auf die beiden Enden
des Ankers 39 in anziehendem Sinne einwirkt, so ist dieser einer Differentialwirkung
unterworfen, deren Größe und Rich-s tun- von der -Neigung dieses Teiles abhängt.
Wenn dessen vorderer Teil genügend angehoben wird. so drückt er mit Hilfe des Armes
3o den beweglichen Teil 31 des Schließkontaktes 31, 32 gegen den festen Teil 32,
wodurch ein Schalter, ein Hilfsrelais oder irgendeine sonstige in der Figur nicht
dargestellte Vorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird. Der Teil 33 bildet eine magnetische
Brücke, durch deren Stellung die von dem Elektromagnet 15 auf den vorderen Teil
des Ankers 29 ausgeübte Anziehung verändert werden kann. Die Stellung der Brücke
33 kann mit Hilfe eines Zeigers 34 eingestellt werden, der sich vor einer Gradeinteilung
35 bewegt. Ein Magnet 36 erzeugt in dem von ihm und seinem Anker 37 gebildeten Spalt
einen magnetischen Fluß. Die Scheibe 18 unterliegt somit bei ihrer Bewegung durch
diesen Spalt einem Brernsinoment. Der Zahnsektor 5 liegt auf einem Anschlag. Der
Anschlag 38 ist mit Hilfe einer Spindel 39 und eines Stellrädchens .4o verstellbar.
Die eingestellte Stellung bestimuit den Ausgangspunkt des Zahnsektors 5. Man kann
auch einen in der Figur nicht dargestellten verstellbaren Anschlag vorsehen, um
die Ausgangsstellung des Ankers 29 zu verändern. Das Relais arbeitet folgendermaßen:
Wenn man durch die Wicklung 17 einen Strom hindurchleitet, so überträgt der Elektromagnet
15, der auf einem Teil seiner Pole einen Kurzschlußring .I1 trägt, auf die Scheibe
18 ein Drehmoment. Die Scheibe läuft alsdann ohne Nutwirkung um. Wenn der Strom
in der Wicklung 17 jedoch einen bestimmten Wert überschreitet, so zieht der Elektroinagnet
15 den mit dein Bügel 9 fest verbundenen magnetischen Teil 14 an, wodurch die Schnecke
.l. mit dem Zahnsektor 5 in Eingriff kommt. Der Zahnsektor wird dadurch infolge
der Drehung der von der Scheibe angetriebenen Welle i nach oben geschwenkt. Dadurch
schlägt der Hebel 7 gegen eine mit dein Anker 29 verbundene Stange .a2 und hebt
diese an. Hierdurch wird der Kontakt 31, 32 geschlossen, wobei die Schließbewegung
durch die Anziehungskraft des Elektromagnets auf den hinteren, einen Ring 43 tragenden
Teil des Ankers 29 erleichtert wird. Die Anordnung arbeitet also mit Verzögerung.
Die Zeit, die zwischen dem Augenblick der überschreitung des Grenzstromwertes und
dein Augenblick des Schließens des Kontaktes 31, 32 Verflossen ist, hängt hauptsächlich
von dem Weg des Sektors 5, d. h. also von der Stellung des Anschlages 38 und außerdem
teilweise von dein Wert des Stromes in der Wicklung 17 ab.
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Wenn der Strom in der Wicklung einen gegenüber dem ersteren noch höheren
Grenzwert überschreitet, so überwiegt die Anziehungskraft zwischen dein Elektromagnet
15 und dem hinteren Teil des Ankers 29 die Anziehungskraft, die der gleiche Elektroinagnet
auf den vorderen Teil des Ankers ausübt. Dieser Teil des Ankers wird so mit angehoben,
und der Kontakt 31, 32 schließt sich schnell, ohne daß der Zahnsektor arn Ende seines
Weges angekommen ist.
Zusammenfassend kann also festgestellt werden:
Unterhalb eines bestimmten Stromwertes in der Wicklung 17 bleibt der Kontakt 34
32 des Relais geöffnet. Bei einem Stromwert oberhalb dieser Grenze und unterhalb
einer weiteren Grenze erfolgt das Schließen des Kontaktes durch den mit dem Zahnsektor-5
verbundenen Hebel 7, indem der Zahnsektor 5 durch die Drehung der Scheibe
angehoben wird. Das Relais arbeitet so mit Verzögerung. Oberhalb des letzten Grenzwertes
tritt das Relais augenblicklich in Tätigkeit. Das Schließen des Kontaktes erfolgt
hier durch die Differentialwirkung, die der Elektromagnet 15 auf den Anker 29 ausübt.
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Der erste Stromgrenzwert ist durch den Nocken 27 regelbar, mit dessen
Hilfe es möglich ist, die Zahl der Windungen der Wicklung ig zu verändern. Der zweite
Grenzwert wird durch die magnetische Brücke 33 geregelt.
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Es ist vorteilhaft, wenn das bewegliche .System hinsichtlich der Spitze
des unteren Zapfens 2, um den es durch die Wirkung des Elektromagnets 15 auf den
magnetischen Teil 14 eine Verlagerung erfahren kann, ins Gleichgewicht gebracht
ist.
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In dieser Hinsicht genügt es, wenn der Schwermittelpunkt des beweglichen
Systems sich auf dieser Spitze befindet. Man erreicht dies bei der Ausführungsform
nach Fig. i, indem man die Scheibe tiefer anordnet als die genannte Spitze. Man
kann auch die Scheibe auf der Höhenlage der Spitze anordnen und die Nabe 44 so verlängern,
daß das Schwerpunktgewicht des ganzen Systems sich an der Spitze befindet. Ferner
kann man dem Elektromagnet 15 und dem Bremsmagnet 36 bezüglich der Scheibe
eine solche Anordnung geben, daß die Verlagerung derselben in den Luftspalten auf
ein Mindestmaß verringert wird, wodurch die Weite der Luftspalte klein gehalten
werden kann: Die Anordnung nach Fig. i stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar. Die
Anordnung kann im einzelnen Abänderungen unterworfen werden, ohne daß dadurch der
Rahmen der Erfindung verlassen wird. Wenn beispielsweise die Leistungsübertragung
in dem zu schützenden Stromkreis in zwei Richtungen erfolgen kann und das Relais
nur bei einer Richtung der Leistungsübertragung arbeiten soll, so kann man das Relais
durch eine Vorrichtung vervollständigen, die in Fig. i nicht dargestellt, jedoch
für sich in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
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In Fig. 2 sind i5', 16' und 28' Querschnitte der senkrechten
Schenkel 15, 16 und 28 des Elektromagnets 15 in Fig. i. 14 ist der eisenmagnetische
Teil des Bügels g der Fig. i. Mit 45 ist eine Spule bezeichnet, deren' Wicklung"
ein magnetisches Winkelstück 46 magnetisiert, während 47 ein nichtmagnetischer Anschlag
ist. Eine Schraube 4.8 aus magnetischem Werkstoff bildet den Kern der Spule 45 und
verbindet den Winkel 46 mit der Spule 45 und diese mit ihrem Halter 49.
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Die Wicklung der Spule 45 kann offen oder mit der Wicklung 17 des
Elektromagnets 15 der Fig i in Nebenschluß geschaltet sein. Im letzteren Fall wird
die Spule 45 von einem dem Hauptstrom proportionalen Strom durchflossen, während
im ersteren -Fall, d. h. wenn die Wicklung der Spule 45 offen ist, durch sie überhaupt
kein Strom hindurchfließt.
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Der Anschlußwechsel kann durch ein richtungsempfindliches Relais erfolgen,
das in der Figur nicht dargestellt ist. Wenn die Leistungsübertragung in der Richtung
erfolgt, in der das Relais arbeiten soll, so ist die Wicklung der Spule 45 geöffnet,
so ,daßdiese nicht zur Wirkung kommt. Wenn dagegen die Leistungsübertragung in der
Richtung erfolgt, in der das Relais nicht arbeiten soll, so wird die Wicklung 45
zu der Wicklung 17 in Fig. i parallel geschaltet. Die alsdann von einem Strom durchflossene
Wicklung der Spule 45 -magnetisiert den Winkel 46, der alsdann den Anker 14 anzieht.
Man hat dafür zu sorgen, daß diese Anziehung in allen Fällen größer ist als die,
welche der Tei128' des Hauptelektromagnets auf denselben Anker 14 ausübt. Unter
diesen Umständen kann ein Eingriff des Sektors 5 der Fig. i in die Schnecke 4 nicht
stattfinden, und die Verzögerungseinrichtung des Relais tritt nicht in Tätigkeit.
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Fig.3 ist eine Seitenansicht eines Teiles des Elektromagnets 15 mit
den Teilen, die in Fig. 2 dargestellt sind.
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Fig.4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der Vorrichtung zur
Regelung der Windungszahl der Elektromagnetwicklung.
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In dieser Figur sind 2o', 2i', 22', 23', 2q.', 25' und 26'
stangenförmige Vorsprünge, an die die verschiedenen Anzapfungen der Wicklung 17
der Fig. i angeschlossen sind. Der Nocken 50 liegt einerseits auf einer der genannten
Stangen und andererseits an einem Steg 51 an, gegen den zwei Federn 52 und 53 drücken.
Der Nocken ist verschiebbar und kann nacheinander durch Drehung des Knopfes 27 mit
der einen oder der anderen der Stangen :2o' bis 26' in Verbindung gebracht werden.